Quan trắc môi trường có thể được định nghĩa là hệ thống lấy mẫu khí, nước, đất, và sinh vật để quan sát và nghiên cứu môi trường, cũng như thu thập các thông tin cần thiết khác từ quá trình này (Artiola và cộng sự 2004,;. Wiersma, 2004). Quan trắc có thể được thực hiện cho một số mục đích, bao gồm thiết lập "đường cơ sở, xu hướng, và các hiệu ứng tích lũy" môi trường (Mitchell, 2002, tr. 318), để kiểm tra quá trình mô hình hóa môi trường, giáo dục quần chúng về điều kiện môi trường, hoặc để thông báo chính sách thiết kế và ra quyết định, để đảm bảo tuân thủ các quy định môi trường, đánh giá tác động ảnh hưởng của con người, hoặc để tiến hành kiểm kê tài nguyên thiên nhiên (Mitchell, 2002). Danh sách các mục đích và ý nghĩa của quan trắc như sau:

Bảo vệ nguồn cung cấp nước công cộng

Dự báo thời tiết

Nguy hại, quản lý chất thải không nguy hại và phóng xạ

Bảo vệ và quản lý tài nguyên thiên nhiên

Thay đổi khí hậu toàn cầu

Kiểm soát chất lượng không khí đô thị

Phát triển kinh tế và quy hoạch đất đai

Đa dạng sinh học và các nguy cơ tăng trưởng dân số loài

Danh sách này sẽ giúp để nhấn mạnh tầm quan trọng của quan trắc và làm thế nào để kết quả của nó là phổ biến trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta (Artiola et al., 2004).

Chương trình quan trắc môi trường có thể thay đổi đáng kể trong quy mô của ranh giới không gian và thời gian của chúng. Ví dụ, nguy cơ tuyệt chủng của một loài cá trong một dòng suối nhỏ và khả năng tồn tại của số phận ngắn hạn của nó sẽ yêu cầu quan trắc trên quy mô thời gian và không gian ngắn và trong phạm vi địa phương, trong khi việc quản lý tài nguyên thiên nhiên mà một quốc gia sẽ yêu cầu các chương trình quan trắc rộng hơn nhiều về quy mô (Artiola et al., 2004). Chương trình quan trắc có thể thay đổi đáng kể trong phạm vi, từ quan trắc dựa vào cộng đồng trên quy mô địa phương, quy mô lớn hợp tác như chương trình quan trắc toàn cầu đối với vấn đề biến đổi khí hậu (Conrad & Daoust, 2008; Lovett và cộng sự, 2007.). Một bản tóm tắt của các phạm vi không gian và thời gian của quy mô liên quan đến quan trắc môi trường được trình bày trong Phụ lục A. Quan trắc môi trường được thực hiện bởi tổ chức quản lý, cá nhân liên quan, các tổ chức môi trường phi chính phủ, các công ty tư vấn tư nhân và các cơ quan chính phủ.

Để hoạt động quan trắc có hiệu quả và đảm bảo chất lượng dữ liệu quan trắc, điều quan trọng là xác định các câu hỏi tập trung , phù hợp và thích ứng có thể được sử dụng để hướng dẫn sự phát triển một kế hoạch quan trắc ( Lindenmayer & ví , 2009 ; Lovett et al. , 2007). Có " bảy điều của chương trình quan trắc có hiệu quả cao " đã được xác định bởi Lovett et al. , 2007 , và được trình bày tại Phụ lục B của bài viết này . Quản lý thành công của một chương trình quan trắc hiệu quả có thể được thử thách , và quan trắc môi trường đã bị chỉ trích là không hiệu quả, tốn kém, và không khoa học ( Artiola và cộng sự 2004 , ; . Lindenmayer & ví , 2009 ; . Lovett và cộng sự , 2007). Tuy nhiên , điều này cũng được cho là có thể quan trắc sẽ được thực hiện theo một ứng dụng nghiêm ngặt của các phương pháp khoa học ( Artiola et al. , 2004) và rằng đó là một "thành phần cơ bản của khoa học môi trường và chính sách " ( Lovett et al. , 2007 , trang . 253) . Thành phần cơ bản khác của chương trình quan trắc hiệu quả bao gồm: các ứng dụng đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng các biện pháp trong quá trình thu thập dữ liệu , lưu trữ dữ liệu và truy cập, và tham khảo ý kiến ​​của các nhà thống kê có kinh nghiệm trong quá trình thiết kế mẫu ( Lindenmayer & ví , McDonald , 2003 ; Wiersma , 2004).

Đối tượng của quan trắc môi trường

Năm lĩnh vực của hệ thống trái đất bao gồm khí quyển, thủy quyển, sinh quyển, thạch quyển, và băng quyển (De Blij et al., 2005). Khái niệm này được minh họa trong hình 1. Quan trắc môi trường có thể được thực hiện trên các thành phần sinh học và phi sinh học của bất kỳ các lĩnh vực, và có thể hữu ích trong việc phát hiện các mô hình cơ bản và mô hình của sự thay đổi trong các mối quan hệ quá trình liên và nội giữa và trong các lĩnh vực. Các quá trình liên quan với nhau xảy ra giữa năm lĩnh vực được đặc trưng như vật lý, hóa học, và các quá trình sinh học. Việc lấy mẫu không khí, nước và đất thông qua quan trắc môi trường có thể sản xuất dữ liệu có thể được sử dụng để hiểu được trạng thái và thành phần của môi trường và các quá trình của nó (Artiola et al, 2004;. Wiersma, 2004).

Quan trắc môi trường sử dụng một loạt các thiết bị và kỹ thuật tùy thuộc vào trọng tâm của công tác quan trắc. Ví dụ, quan trắc chất lượng nước bề mặt có thể được đo bằng cách sử dụng các công cụ triển khai từ xa, thiết bị cầm tay tại chỗ, hoặc thông qua các ứng dụng quan trắc sinh học trong việc đánh giá cộng đồng các sinh vật đáy không xương sống (CBEMN, 2010). Ngoài các kỹ thuật và công cụ được sử dụng trong thời gian công tác thực địa, viễn thám và hình ảnh vệ tinh cũng có thể được sử dụng để theo dõi các thông số quy mô lớn hơn như đám ô nhiễm không khí hoặc nhiệt độ bề mặt nước biển toàn cầu (Mitchell, 2002; Artiola et al, 2004.).

Ứng dụng Quan trắc môi trường

Cấp cộng đồng

Sự xuất hiện của tổ chức, quan trắc môi trường dựa vào cộng đồng đã được gia tăng trong thập kỷ qua do một sự nhấn mạnh toàn cầu đang nổi lên về tầm quan trọng của phát triển bền vững (Conrad & Daoust , 2008).

Có một sự công nhận toàn cầu là: "vấn đề môi trường tốt nhất xử lý với sự tham gia của tất cả các công dân quan tâm", một phát kiến quan trọng nhất được nêu trong Hội nghị Thượng đỉnh về Trái đất / Chương trình nghị sự của Liên Hiệp Quốc 21 (UN, 1992). Chính điều này đã được tăng cường hơn nữa vào tháng Bảy năm 2009, với sự phê chuẩn chính thức của Công ước Aarhus trong đó ủy nhiệm tham gia của công chúng trong môi trường ra quyết định và tiếp cận công lý trong các vấn đề môi trường (UNECE, 2008).

Hiệp hội đầu nguồn sông Charles (CWRA) ở tiểu bang Massachusetts là một ví dụ của một tổ chức quản lý đã thành lập mối quan hệ chính thức với chính phủ để cung cấp dữ liệu toàn diện được sử dụng bởi hội bảo vệ môi trường tiểu bang Massachusetts trong quá trình ra quyết định (CRWA, 2008 ). Các CWRA đã được tiến hành quan trắc chất lượng nước trên sông Charles từ năm 1995, và tập dữ liệu đã được biên soạn sẽ giúp các nhà quản lý trong việc giải quyết có hại nitơ và phốt pho tải hiện nay trên sông (CRWA, 2008). Đảm bảo chất lượng và các biện pháp kiểm soát chất lượng đã được chuẩn hóa quá trình thu thập dữ liệu, và do đó tạo điều kiện cho việc biên soạn một, tập dữ liệu đáng tin cậy rộng lớn mà nếu không sẽ vượt ra ngoài tầm với của các nguồn lực của một chính phủ.

Canada

Tại Canada, quan trắc môi trường ở cấp quốc gia được thực hiện bởi các cơ quan liên bang như Sở Thủy sản và Đại dương , Tài nguyên , Môi trường Canada , Công viên Canada. Ở cấp tỉnh , quan trắc được thực hiện bởi các cơ quan chính quyền tỉnh song song. Chương trình Quan trắc và Đánh giá môi trường ( Eman ) được thành lập vào năm 1994 để theo dõi và báo cáo về thay đổi hệ sinh thái ở cấp quốc gia ( Môi trường Canada, 2010) . Một mạng lưới quốc gia là khả năng tạo sự phối hợp trung tâm của sáng kiến ​​quan trắc từ tất cả các cơ quan chính phủ , và cung cấp dữ liệu toàn diện để hỗ trợ trong hiệu quả, thiết lập các chính sách thích ứng và các ưu tiên ( Vaughan et al. , 2001). Trong năm 2008, Eman đã được " tổ chức lại trong Cục Khoa học động vật hoang dã và cảnh quan " ( Môi trường Canada, 2010).

Hoa Kỳ

Tại Hoa Kỳ, quan trắc môi trường được thực hiện bởi các cơ quan chính phủ được tổ chức trong một cấu trúc hành chính tương tự như tìm thấy ở Canada. Quan trắc được thực hiện bởi cơ quan nhà nước và liên bang có liên quan, chẳng hạn như cơ quan tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường (Artiola et al., 2004).

Chương trình Quan trắc và Đánh giá môi trường (Emap) được thành lập bởi Cơ quan Bảo vệ môi trường quốc gia năm 1990 nhằm đánh giá và theo dõi các xu hướng và tình trạng của tài nguyên sinh thái quốc gia (Stevens, 1994; USEPA 2010). Trường dữ liệu được thu thập từ năm 1990 đến năm 2006 (USEPA, 2010). Hiện chưa rõ lý do tại sao chương trình Emap không còn tồn tại và không còn thu thập dữ liệu. Tương tự như Eman ở Canada, chương trình Emap được dự định để phối hợp chia sẻ giữa tất cả các cơ quan chính phủ có liên quan đến thực hiện việc quan trắc tài nguyên thiên nhiên (Artiola et al., 2004) thông tin. Việc chấm dứt của chương trình Emap làm mất sự phối hợp và hỗ trợ cho quan trắc quy mô quốc gia tương tự như sự mất mát đáng tiếc của Eman ở Canada.

Quốc tế : Thụy Điển là một ví dụ

(SEPA) chương trình quan trắc quốc gia của Cơ quan Bảo vệ môi trường của Thụy Điển là một chương trình duy nhất, liên tục, quan trắc môi trường quốc gia toàn diện và báo cáo tạo điều kiện cho nhà nước hiểu biết về môi trường và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên trên toàn quốc (SEPA , 2010). Các SEPA đã biên soạn hàng loạt quan sát có giá trị trong các khoảng thời gian dài nhất của bất kỳ loạt quan sát hiện có trên thế giới, và cơ quan điều phối quốc gia cung cấp các sáng kiến ​​theo dõi để tối đa hóa hiệu quả của chương trình quan trắc trên toàn quốc (SEPA , 2010 ) . Quan trắc dữ liệu thu thập bởi các cơ quan quốc gia, thành phố, các tổ chức tư vấn tư nhân cho ngành công nghiệp tuân thủ quy định , và các tổ chức phi chính phủ được tất cả các hiệu đính qua SEPA để đảm bảo chất lượng và độ chính xác và được sử dụng để cung cấp một bộ dữ liệu quốc gia toàn diện sẽ khác không khả thi để đạt được thông qua các nguồn lực của của riêng một chính phủ (SEPA , 2010 ) . Tiêu chí hướng dẫn quan trắc chi tiết và các quy định được cung cấp bởi SEPA để đảm bảo tính thống nhất và đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng của dữ liệu thu thập của cơ quan, tổ chức khác nhau (SEPA , 2010 ) .

Một sức mạnh bổ sung của chương trình này là các hồ sơ dữ liệu đã được duy trì liên tục và có sẵn thông qua trang web của Cơ quan (SEPA, 2010). Chương trình quan trắc quốc gia đã được chia thành mười chương trình khu vực, từng có tiểu chương trình, để cung cấp một mô tả toàn diện và kiểm kê của nhà nước về môi trường Thụy Điển (SEPA, 2010). Mười khu vực chương trình bao gồm không khí, miền núi, rừng, đất nông nghiệp, cảnh quan, đất ngập nước, nước ngọt, biển và vùng ven biển, quan trắc môi trường sức khỏe, và độc chất phối hợp (SEPA, 2010). Đánh giá cao sự phối hợp, quan trắc môi trường quốc gia là điều cần thiết để tối đa hóa hiệu quả của quan trắc đang được tiến hành tại cơ quan chính phủ riêng biệt. Điều phối quốc gia có thể giúp đảm bảo rằng tất cả các lĩnh vực quan tâm đang được theo dõi và điều đó không có sao chép của bộ sưu tập dữ liệu tốn kém bởi các phòng ban khác nhau. Đây là loại động quan trắc quốc gia trình bày một cách tiếp cận hợp lý để giải quyết biến đổi môi trường toàn cầu đang diễn ra với một tốc độ chưa từng có và trên một quy mô chưa từng có, và Canada và Mỹ chắc chắn có thể được hưởng lợi từ các chương trình quan trắc quốc gia có cấu trúc tương tự.

Sáng kiến ​​ quan trắc môi trường quy mô toàn cầu

Có một số tổ chức toàn cầu quy mô có trách nhiệm thu thập và phân phối dữ liệu về môi trường quốc tế ( Artiola et al. , 2004). Ví dụ, có nhiều chương trình hoạt động của Liên hợp quốc tham gia vào hoạt động quan trắc môi trường toàn cầu , như Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) , khí quyển toàn cầu Watch, và bảo tồn thế giới Trung tâm Quan trắc ( Artiola et al , 2004; . UNEP , 2011 ) . WMO , các tiết Xem Thế giới và Tổ chức Y tế Thế giới quản lý chung hệ thống quan trắc môi trường toàn cầu (GEMS) , chịu trách nhiệm quan trắc và báo cáo về " nhà nước toàn cầu của nước, không khí , khí hậu , không khí, và ô nhiễm thực phẩm " ( Artiola et al. , 2004 , tr. 7). Thông qua việc quản lý các chương trình , Liên Hợp Quốc đang cung cấp một cơ chế có giá trị thu thập dữ liệu và phổ biến trên quy mô toàn cầu , làm cho nó có thể để giải quyết các vấn đề quy mô toàn cầu như an ninh nguồn nước và biến đổi khí hậu ( GEMS , 2011 ) .

Thảo luận và kết luận

Quan trắc môi trường là một thành phần cần thiết của khoa học môi trường và thiết kế chính sách ( Lovett et al. , 2007). Mặc dù những lời chỉ trích rằng quan trắc môi trường có thể không hiệu quả và tốn kém khi chương trình được lên kế hoạch kém , chương trình quan trắc được quy hoạch chi phí ít hơn so với các nguồn tài nguyên có thể được bảo vệ và thiết kế chính sách có thể được thông báo ( Lovett et al. , 2007). Thành công và thất bại của các chương trình quan trắc trong những thập kỷ trước đã được phân tích kỹ lưỡng bởi cộng đồng khoa học và các giải pháp thực tế để giải quyết những thách thức tiêu chuẩn của chương trình quan trắc là có sẵn trong các tài liệu khoa học ( Lindenmayer & ví , 2009 ; . Lovett và cộng sự, 2007 ) . Để đạt được kết quả có giá trị từ các hoạt động quan trắc môi trường , nó là cần thiết để tuân thủ các quy trình lấy mẫu được hỗ trợ bởi các phương pháp khoa học truyền thống ( Artiola et al. , 2004) , và bất kỳ chương trình quan trắc hiệu quả phải bao gồm tập trung và có liên quan câu hỏi , nghiên cứu phù hợp thiết kế , bộ sưu tập dữ liệu chất lượng cao và quản lý, và phân tích cẩn thận và diễn giải kết quả ( Lovett et al. , 2007).

Chương trình quan trắc dài hạn thường phải đối mặt với những thách thức của việc đảm bảo nguồn vốn dài hạn sẽ vẫn ổn định trong một môi trường chính trị năng động (Lindenmayer & ví, 2009;. Lovett và cộng sự, 2007). Trong ánh sáng của sự gia tăng tần số và cường độ của các vấn đề môi trường đang nổi lên trong thời đại toàn cầu hóa, các tổ chức chính phủ tài trợ được khuyến khích cam kết có ý nghĩa, ổn định và nguồn vốn dài hạn của chương trình quan trắc trong sự thừa nhận của các khoản tiết kiệm chi phí liên quan đến việc bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và cải thiện hiệu quả của thiết kế chính sách (Lovett et al., 2007). Để khuyến khích một cam kết lớn hơn để quan trắc thay mặt cho cơ quan tài trợ, quản lý liên quan, cũng như chất lượng và hiệu quả của chương trình quan trắc, thiết kế chương trình nên bao gồm một nỗ lực hợp tác thay mặt cho các nhà khoa học, các nhà thống kê, các nhà hoạch định chính sách, các nhà quản lý tài nguyên thiên nhiên (Lindenmayer & ví, 2009).

Mặc dù những thách thức đang phải đối mặt, quan trắc môi trường vẫn còn là một công cụ quan trọng trong việc đạt được tiến bộ lớn trong khoa học môi trường ( Lovett et al. , 2007). Một trong những ví dụ nổi bật nhất về tầm quan trọng của quan trắc môi trường là trong hồ sơ của nồng độ CO2 trong khí quyển được ghi lại trong Mauna Loa, Hawaii bởi Charles David Keeling ( Lovett và cộng sự, 2007 ; . . Vaughan và cộng sự, 2001). Kỷ lục dài hạn này đã dẫn đến một sự hiểu biết và nhận thức về biến đổi khí hậu toàn cầu , một trong những thách thức môi trường lớn nhất mà đã từng phải đối mặt trong lịch sử nhân loại tăng lên. Sự liên quan của quan trắc môi trường trong khoa học môi trường và thiết kế chính sách cũng như thành lập . Quan trắc môi trường sẽ tiếp tục cải thiện phương pháp của mình thông qua những tiến bộ trong khoa học hiện đại , và chính phủ và các tổ chức tài trợ khác nên tăng có ý nghĩa, nguồn vốn dài hạn đối với việc thành lập các chương trình quan trắc hiệu quả phân phối từ các địa phương với quy mô toàn cầu.